1、引言
華能大壩發(fā)電有限責(zé)任公司1期安裝的兩臺(tái)鍋爐是北京鍋爐廠引進(jìn)美國(guó)B&W公司技術(shù)生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、中間再熱、自然循環(huán)燃煤鍋爐(2x300MW)，減溫水系統(tǒng)分為一級(jí)、二級(jí)減溫水系統(tǒng)，鍋爐南北側(cè)對(duì)稱布置，一級(jí)減溫水管道規(guī)格為∮108x14，二級(jí)減溫水管道為∮60x8，材質(zhì)均為20G;主蒸汽管道兩側(cè)對(duì)稱布置，材質(zhì)：10CrM0910管道上各安裝溫度套管2支，管座規(guī)格為∮60x8，材質(zhì)：12CrIMoV；連排系統(tǒng)安裝∮42x5無(wú)縫管，并電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以控制汽包排污量。機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)均超過(guò)10萬(wàn)h，鍋爐汽水系統(tǒng)管道的泄漏逐漸呈上升趨勢(shì)，造成工質(zhì)損失、設(shè)備損壞、機(jī)組停運(yùn)，更嚴(yán)重的因爐外管爆裂造成人身傷害事故，使電廠的經(jīng)濟(jì)效益下降。針對(duì)此情況，本文分析了鍋爐外管道泄漏形式、原因及結(jié)合實(shí)際采取的預(yù)防措施和帶壓堵漏的方法。
2、鍋爐外管道的泄漏狀況
從2003年開始，在。#l、#2爐運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生鍋爐外管道泄漏的記錄，統(tǒng)計(jì)情況見表1。
3、鍋爐外管泄漏類型
3.1管路彎頭泄漏
#1、#2爐連排系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥后管路設(shè)計(jì)安裝為∮42x5 mm無(wú)縫管，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)5000 h/a，連排擴(kuò)容期前彎頭每年泄漏次數(shù)為2~3次。
3.2焊接缺陷產(chǎn)生裂紋
常見的有焊縫裂紋泄漏、焊縫砂眼或氣孔泄漏，機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行焊接缺陷暴露，發(fā)生泄漏。
3.3調(diào)節(jié)閥后直管段泄漏
常見的有局部管壁減薄暴管。2005年1月2日#l爐二級(jí)減溫水甲側(cè)調(diào)節(jié)閥后直管爆裂，距調(diào)節(jié)閥后焊縫65 mm，機(jī)組停運(yùn)后處理，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
3.4安裝工藝差導(dǎo)致裂紋
安裝工藝差，造成焊縫受力，在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行下發(fā)生焊縫裂紋：2003年2月8日，#2爐主蒸汽溫度套管管座(∮60x8)與套管焊縫裂約12 mm，機(jī)組非停后處理。
4、鍋爐外管道泄漏原因分析
4.1管路彎頭泄漏
鍋爐連排系統(tǒng)在調(diào)節(jié)閥后管道介質(zhì)為迅速降壓過(guò)程，過(guò)程中介質(zhì)流速加大，而管道的彎頭由于要改變介質(zhì)流動(dòng)方向，局部阻力較直管段大，系統(tǒng)管路均安裝∮42x5 mm高壓無(wú)縫鋼管，設(shè)計(jì)上的不合理，造成連排系統(tǒng)中磨損嚴(yán)重部位一彎頭泄漏的概率高。
4.2調(diào)節(jié)閥后的直管泄漏
不同廠家的鍋爐，一、二級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥安裝的位置不一，大壩發(fā)電有限責(zé)任公司4x300 MW機(jī)組鍋爐為北京巴威公司生產(chǎn)，減溫水調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)在12.6 m平臺(tái)，調(diào)節(jié)閥后直管的泄漏，不僅給機(jī)組造成非計(jì)劃停運(yùn)，同時(shí)危及到平臺(tái)過(guò)往人員的人身安全。2005年1月2日。因二級(jí)減溫水甲側(cè)調(diào)節(jié)閥后直管爆裂后的一年里，對(duì)#l爐、#2爐一級(jí)減溫水、二級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥后管道檢查，最終分析出調(diào)節(jié)閥后管道爆裂原因：由于調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在閥門小開度和關(guān)閉狀態(tài)下，介質(zhì)對(duì)閥后管道汽蝕作用，造成管道內(nèi)壁腐蝕小麻坑，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，管道內(nèi)壁腐蝕點(diǎn)加劇，壁厚減薄至理論計(jì)算壁厚之下，管壁滿足不了壓力、溫度下的強(qiáng)度要求，發(fā)生管壁爆裂。
4.3焊接缺陷產(chǎn)生裂紋
此類缺陷多為基建安裝時(shí)遺留，焊接的缺陷多為咬邊、夾渣。
大壩發(fā)電有限責(zé)任公司#l、#2機(jī)組安裝在1990年、1991年，對(duì)焊接的質(zhì)量采用抽查的方式，焊縫的缺陷難以全部查出。#1爐爐底加熱的分配管（分配閥至水冷壁下聯(lián)箱間）焊縫和主給水流量?jī)x表管A組負(fù)壓側(cè)三通下焊縫泄漏均為此原因。
鍋爐檢驗(yàn)項(xiàng)目不到位的現(xiàn)象也是存在的，對(duì)于疏放水系統(tǒng)、排空氣系統(tǒng)的管座角焊縫、管座與管道的對(duì)接焊縫由于在鍋爐的大罩殼內(nèi)，拆除的保溫量大等客觀因素，往往這些鍋爐檢驗(yàn)項(xiàng)目被忽視。
4.4安裝工藝差造成焊縫受力產(chǎn)生焊縫裂紋
2003年2月8日，#2爐主蒸汽溫度套管管座(∮60x8)與套管焊縫裂約12 mm。此類缺陷的產(chǎn)生，與基建單位安裝溫度套管工藝有關(guān)。溫度套管的長(zhǎng)度360 mm，插入主蒸汽管道內(nèi)180 mm左右，插入部分套管受蒸汽沖擊，在管壁處無(wú)支點(diǎn)的情況下，套管在以焊縫為支點(diǎn)有個(gè)小量運(yùn)動(dòng)，套管的材質(zhì)為ICr18Ni9Ti，其較好的韌性，其力量直接作用在管座與套管的焊縫。在高溫作用下，焊縫缺陷逐步形成。
5、防止鍋爐外管道泄漏的對(duì)策
5.1優(yōu)化鍋爐連排系統(tǒng)
根據(jù)流體連續(xù)性（圖4）方程：
從式(1)知當(dāng)入口管路流量不變的情況下，流速c2的大小與出口管路的內(nèi)徑有關(guān)，當(dāng)內(nèi)徑增大，出口流速降低，利用此原理，將七爐連排調(diào)節(jié)閥后管道有∮42x5 mm的管路利用大小頭管連接改造為∮76x12mm管路，管道內(nèi)徑有30 mm增大至52 mm，流速C2理論上降低3倍，加之管壁較厚，可以降低管道彎頭泄漏的頻次。2009年#2機(jī)組A級(jí)檢修，對(duì)連排調(diào)節(jié)閥后管道進(jìn)行改造。
5.2建立行之有效的鍋爐外管道檢測(cè)制度
充分利用機(jī)組檢修時(shí)機(jī)，對(duì)減溫水系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)閥、孔板后后直管、彎頭壁厚檢測(cè)，記錄要有可追溯性，管壁減薄速度較快的部位進(jìn)行更換，并檢查調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)閥關(guān)閉后的嚴(yán)密性。2006年、2007年利用機(jī)組檢修將#1、#2爐二級(jí)減溫水調(diào)節(jié)閥后的管道進(jìn)行更換。
5.3加大鍋爐管道焊縫無(wú)損檢測(cè)范圍
(1)在檢修及改造管道新焊縫，對(duì)<108 mm的管道焊縫采用100%的X射線對(duì)焊縫拍片，≥108 mm的高壓管道焊縫，采用超聲波對(duì)焊縫檢查，有效避免了焊接的缺陷發(fā)生。
(2)基建安裝的管道焊縫，利用機(jī)組檢修時(shí)機(jī)有條件情況下對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。重點(diǎn)放在溫度變化大、系統(tǒng)管道聯(lián)箱與管座的角焊縫及附近的對(duì)接焊縫，如：再熱器出口聯(lián)箱疏水管、空氣管；二級(jí)過(guò)出口聯(lián)箱疏水管、空氣管；二級(jí)過(guò)人口聯(lián)箱疏水管、空氣管；點(diǎn)火排氣管；屏過(guò)出口聯(lián)箱疏水管、空氣管。#2爐C級(jí)檢修再熱器出口聯(lián)箱疏水管角焊縫、#l爐再熱器出口聯(lián)箱空氣管角焊縫在機(jī)組運(yùn)行10年后發(fā)生焊縫表面裂紋。
5.4.2爐主蒸汽管道溫度套管泄漏對(duì)策
(1)制定溫度套管利用主蒸汽管道內(nèi)壁固定方案：確保溫度套管插入主蒸汽管道的長(zhǎng)度情況下，在套管外部用不銹鋼焊條（結(jié)407）堆焊（圖5），多次試驗(yàn)裝配確保套管外壁與主蒸汽管道接觸點(diǎn)支撐及管座與套管焊接間隙符合技術(shù)要求。
(2)利用機(jī)組檢修時(shí)機(jī)，對(duì)#l、#2爐再熱器出口管道、主蒸汽管道其它7只溫度套管割除檢查，全部根據(jù)安裝方案進(jìn)行處理。
5.5機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)對(duì)外管道泄漏進(jìn)行帶壓堵漏
(1)對(duì)于直管段、彎頭等由于減薄造成的泄漏，可以設(shè)計(jì)制作凹形夾具，人為制造出一個(gè)密封腔室，向腔室內(nèi)注膠，進(jìn)行注膠堵漏；也可以制作夾具，在夾具上裝引流閥門，進(jìn)行引流焊接堵漏。2008年1月28日．1爐主給水流量?jī)x表管A組負(fù)壓側(cè)三通下焊縫裂紋，進(jìn)行帶壓注膠堵漏（圖6），避免機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。
(2)對(duì)于焊縫的泄漏，可以進(jìn)行鉚焊的方法處理，用形狀合適的鏨子對(duì)泄漏部位進(jìn)行捻鉚，鉚住后焊接加固；也可以用高頻捻縫槍直接對(duì)焊縫泄漏部位進(jìn)行捻縫處理。不論是鉚焊還是捻縫，前提條件是母材必須有足夠的厚度，如果厚度達(dá)不到要求，則要制作夾具并采用注膠堵漏或引流焊接堵漏的方法。
6、結(jié)束語(yǔ)
鍋爐外管道的治理采用防治結(jié)合的方針，即管道的金屬監(jiān)督和應(yīng)急的帶壓堵漏兩種方式，鍋爐設(shè)備的管理人員要將管道的金屬監(jiān)督作為治理鍋爐外管道的主要手段，建立完善的檢測(cè)記錄，為機(jī)組檢修時(shí)消除減薄速度較大管道、彎頭提供分析依據(jù)。作為應(yīng)急手段的帶壓堵漏，工作人員需較強(qiáng)的工作經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)堵漏知識(shí)培訓(xùn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泄漏的位置是不同的，泄漏的狀態(tài)是不同的，必須認(rèn)真觀察分析，然后采取相應(yīng)的堵漏方法。泄漏工藝是在不斷發(fā)展的，在堵漏過(guò)程中，還要根據(jù)具體情況靈活地運(yùn)用堵漏方法，確保成功堵漏。
